闡述了我國生產(chǎn)制造業(yè)中的現(xiàn)存問題及靜態(tài)仿真技術(shù)在車間布局規(guī)劃中的重要作用。介紹了CATIA 軟件的自身優(yōu)勢及應(yīng)用的廣泛性，確定了裝配車間靜態(tài)仿真的分析方案。根據(jù)二維工藝布局圖，搭建了裝配車間三維仿真模型。通過靜態(tài)仿真過程中的三個(gè)方案規(guī)劃分析，驗(yàn)證了靜態(tài)仿真技術(shù)在裝配車間工藝布局過程中的實(shí)用性和可靠性。

　　引言

　　隨著我國生產(chǎn)制造業(yè)的迅猛發(fā)展，消化引進(jìn)技術(shù)所產(chǎn)生的技術(shù)發(fā)展不成熟，生產(chǎn)過程易干涉，產(chǎn)品生產(chǎn)易返工問題越來越明顯。伴隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的逐步發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)為裝配車間生產(chǎn)制造問題帶來了新的解決方案。

　　靜態(tài)仿真技術(shù)可以在用戶完成裝配車間建模后，為用戶呈現(xiàn)出一個(gè)由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的、具有計(jì)算機(jī)圖形交互功能的、三維的且能夠使人產(chǎn)生幻覺的人造現(xiàn)實(shí)場景，即虛擬環(huán)境。通過飛行模式，在三維廠房模型中，能夠簡單而方便地進(jìn)行全局瀏覽，無需對三維坐標(biāo)及矢量進(jìn)行任何操作，其整體效果猶如在真實(shí)世界中一樣自然直觀。靜態(tài)仿真技術(shù)所帶來的逼真效果，使得制造業(yè)正在不斷地從大規(guī)模生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向以快速反應(yīng)和靈活多變?yōu)榛�礎(chǔ)的生產(chǎn)模式。同時(shí)，在快速多變的市場需求下，迅速配置制造資源，合理規(guī)劃生產(chǎn)線布局，已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)的必然發(fā)展趨勢。

　　本文將借助CATIA 軟件，研究靜態(tài)仿真在裝配車間工藝布局規(guī)劃中的作用。

1、CATIA 軟件介紹

　　CATIA 是法國達(dá)索公司旗下的集CAD/CAE /CAM 為一體的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案軟件。它可以幫助制造廠商設(shè)計(jì)未來的產(chǎn)品，并支持從項(xiàng)目前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。

　　CATIA 具有先進(jìn)的混合建模技術(shù)，可以滿足不同客戶在不同需求層面的開發(fā)活動(dòng)。在CATIA 的設(shè)計(jì)環(huán)境中，無論是實(shí)體還是曲面，在互操作的同時(shí)，還提供了變量驅(qū)動(dòng)及后參數(shù)化能力，用戶可以方便快捷地對產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)修改。

　　目前，CATIA 的競爭對手包括UG NX、Pro /E。與其競爭對手相比，CATIA 的優(yōu)勢在于具有賞心悅目的界面，易用而強(qiáng)大的功能。CATIA 系列產(chǎn)品已經(jīng)在汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計(jì)、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)械制造七大領(lǐng)域里，成為首要的3D 設(shè)計(jì)和模擬解決方案。

2、仿真方案的確定

　　對于本文所研究的計(jì)算機(jī)仿真模型而言，其總體框架如圖1 所示。

　　圖1 中虛線線框內(nèi)為計(jì)算機(jī)仿真模型包含的主要內(nèi)容，即根據(jù)實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)，在具有精確的幾何約束和位置約束的三維可視化虛擬環(huán)境中，通過對已有數(shù)據(jù)進(jìn)行理論計(jì)算及比較分析，不斷進(jìn)行優(yōu)化仿真，達(dá)到合理進(jìn)行資源配置、方便進(jìn)行物流調(diào)度和有效提高加工效率的目的。通過計(jì)算機(jī)仿真模型輸出的生產(chǎn)綱領(lǐng)、模型數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)和制造資源系統(tǒng)布局來指導(dǎo)真實(shí)工廠進(jìn)行生產(chǎn)制造。左側(cè)點(diǎn)劃線線框內(nèi)為靜態(tài)仿真主要研究的數(shù)據(jù)及模型，即靜態(tài)仿真內(nèi)容; 右側(cè)點(diǎn)劃線線框內(nèi)為物流仿真主要研究的數(shù)據(jù)及模型，即物流仿真內(nèi)容; 兩者將共同構(gòu)成生產(chǎn)模型計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。

圖1 計(jì)算機(jī)仿真模型總體框架

　　靜態(tài)仿真是通過對現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施、制造資源、生產(chǎn)工藝流程和資源配置等信息的調(diào)研及實(shí)測，為裝配車間三維可視化模型的搭建提供事實(shí)依據(jù)。在充分考慮數(shù)字化工廠系統(tǒng)后續(xù)集成問題的情況下，本文擬訂的裝配車間靜態(tài)仿真分析方案主要包括系統(tǒng)內(nèi)容調(diào)研、模型分類準(zhǔn)備、廠房模型搭建、方案規(guī)劃分析及改善布局規(guī)劃五大部分，其流程圖如圖2 所示。

圖2 裝配車間靜態(tài)仿真分析方案流程圖

5、結(jié)語

　　本文研究表明，靜態(tài)仿真對于工業(yè)生產(chǎn)的效益提高有著極其重要的作用。一方面，通過靜態(tài)仿真分析數(shù)字化廠房三維模型，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝規(guī)劃方案中不合理部分及三維可視化狀態(tài)下的干涉等問題; 另一方面，靜態(tài)仿真能夠?yàn)樯�產(chǎn)決策提供數(shù)據(jù)支持，為實(shí)時(shí)觀測車間作業(yè)情況提供可視化模型，為車間工藝布局提出可行性解決方案與實(shí)施建議，為廠房工藝布局規(guī)劃提供建設(shè)性建議。